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探析被动式低能耗建筑（被动房）技术

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：莫柳玉

[导读] 摘要：随着城镇化进程的不断发展，人们对于建筑面积的需求的不断增长，中国作为世界第一大建筑市场，建筑能耗在能源总消耗中的比重也在不断提升。

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        摘要：随着城镇化进程的不断发展，人们对于建筑面积的需求的不断增长，中国作为世界第一大建筑市场，建筑能耗在能源总消耗中的比重也在不断提升。本文结合被动式超低能耗建筑的发展概念及基本原理分析并总结了国内外被动式超低能耗建筑的现有技术以及相关技术概述，并总结了被动式超低能耗建筑主要应用。进而对被动式超低能耗建筑进行思考并提出建议。
        关键词：低能耗建筑被动房环保节能
        1.被动式低能耗建筑（被动房）技术相关概念
        被动式超低能耗建筑，简称被动房，是一种将多重被动式和能源可再生技术相结合而达到所有消耗的一次性能源总和每年不超过120kW•h/m的绿色节能建筑，是一种在全球建筑行业积极倡导的一种全新的建筑节能概念。这种建筑集环保技术、节能技术以及循环利用等优点于一身，最早提出于20世纪80年代。
        2.被动式低能耗建筑（被动房）技术应用基本原理
        建筑的能源消耗边界主要有两类，第1类是指建筑能量需求边界，第2类边界是指能源对于建筑的使用边界，前者是建筑物同室外环境进行能量交换的一个场所，如将太阳的热能应用于室内的供暖、将维护结构和室外环境之间进行能量交换，而后者主要产生能量需求，称之为负荷，诸如建筑所需的电力热量，空调等能源系统，为建筑提供其所需的化石能源。通过在以上两个建筑边界上，在本质上都是采用相关技术满足建筑的能源资源需要。但根据所使用技术和实现方式上进行区分，被动式低能耗建筑主要运用最大限度的降低建筑能量需求的技术，并且使建筑对能源系统的依赖程度达到最低，从而实现想住能耗整体降低的目的，要注意到这种技术是降低能源消耗的需求，而不是提高能源供给的数量。
        3.国外被动式低能耗建筑的技术研究概述
        被动房这一概念最早起源于国外，因而国外在被动房超低能耗建筑方面具有较先进的技术和更为广泛合理的应用。代表性国家有德国、丹麦和瑞典。德国的被动房概念最早诞生于中瑞的合作项目中，这个项目为改善我国长江流域室内环境恶劣的情况而由瑞典隆德大学的阿达姆森提出。后在德国进行应用并发展。经历了20多年的不断改进与完善。在德国多达6万多栋建筑使用被动房标准建造，其中得到被动房认证的约有3万栋建筑。
        这些建筑多集中于居民住宅，其次也有办公学校等公共场所类型的建筑。作为全球被动房研究和认证的权威部门，被动房的概念界定上德国被动房研究所具有较强的代表性，其认为“被动房是一个节能、舒适的建筑节能标准，比既有建筑节能90%以上，比新建建筑节能75%以上；利用高性能围护结构、太阳得热、热回收等技术使建筑不再需要传统的供热系统，并通过通风系统供应持续的新风[2]。”通过采用有效的热回收系统的新鲜空气系统为房间提供干净的新鲜空气，创造良好的舒适性室内环境。即使在极端寒冷的条件下，被动式房屋也只需要最低限度的使用辅助能量来满足舒适的室内需求。被动式住宅可以通过采用高性能的围护结构来降低建筑的热需求将太阳能和室内热量分开来解决冬季供暖的问题。
        德国在被动式房屋的认证中，只需对建筑物气密性进行实际测试，其他参数只能进行计算。因此，被动式住宅不需要建筑物的实际能耗。在被动房的设计和认证过程中，PHPP（被动房规划包）保证了被动式房屋认证结果的可靠性和权威性。作为最成熟的被动式超低能耗建筑标准体系之一，德国被动式房屋标准体系引起了世界各国的广泛关注，许多国家都对德国被动式房屋标准体系进行了研究和借鉴。
        4.国内被动式低能耗建筑研究概述
        中国在被动式超低能耗建筑方面仔细分析了我国现有被动式超低能耗建筑试点项目，经济发展水平适宜，产业条件、建筑特点、居住习惯的同时吸收率国外先进的建筑节能理论观点和相应技术，并结合中国特色进行了调整，科学制定了我国被动式超低能耗建筑节能指标体系。该系统以控制性能需求为核心评价标准，介绍了相应指标的技术和实践。超低能耗建筑的被动定义在我国被称为被动超低能耗建筑，是指通过围护结构进行保温保温的建筑。

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        充分利用自然通风、自然采光、太阳辐射和室内被动技术，最大限度地提高室内环境的舒适性和建筑与自然的和谐共存。
        5.被动式低能耗建筑的关键技术阐述
        5.1保温系统
        高效保温系统包括外壁、屋顶、地下室外壁、洒水屋顶、排气管保温等，外墙保温主要采用模式聚苯板，屋面不仅作为保温层，而且防潮层也增加，通常采用防水性能和耐压强度好的材料。同时，屋面防水隔热延伸到女孩墙顶部，增加了特殊结构的金属罩板，使保温系统不再有雨水进入。沙砾和砂砾一般用于散乱的水中。排气管、风道保温至顶部，保温、防水应通过地板部加强，保温、隔音层向室内外包，避免各种热损失。
        5.2高性能门窗口
        目前常用的高性能窗口是木框或塑料型材料，用来填充高效的发泡温度保持芯，并在玻璃内填充惰性气体、阴沟或氩和真空玻璃。施工时，将窗户固定在主外墙外侧，并增加了窗台板、隔热板、防水密封材料，解决了外窗能量消耗、保温、气密性差的问题。
        5.3无热桥结构设计
        被动式超低能耗建筑设计的基本原则之一是“无热桥结构设计”。在热桥设计中，被动式超低能建筑采用可行的结构和构件，如预制阳台构件、空调、热水器、雨水管道等金属支撑对热桥进行吊挂或遮挡的特殊构件，对热桥进行保温处理，从而实现建筑的全封闭结构无死角包裹在保温层中。
        5.4良好的气密性
        良好的气密性是提高建筑节能效果的重要指标之一。德国对被动式房间气密性的要求是n50-0.6。在被动式超低能耗建筑中，设计阶段尽早确定气密层，在施工阶段将无断点抹灰连接安装到底层、外墙、窗台部分，使用特殊构件进行连接密封，避免了穿墙管道与气密性的技术，减少了气密性泄漏点，形成了良好的气密性。
        5.5高效新风热回收系统
        被动式低能耗建筑冬季仅依靠太阳辐射，室内设备和人体散热可满足室内90以上的采暖需求，剩馀的采暖需求可通过新风系统热回收来满足。德国被动式住宅要求新风系统的热回收效率不低于75，室内出风口的送风温度不低于17℃，室内出风口的送风温度不低于17℃[3]。均匀地流过所有的房间因而确保了房间的舒适体感。
        5.6协助制冷和供暖利用可再生能源
        在被动超低能耗建筑中，辅助制冷、供热和照明方面，由于先进能源技术的成熟，都可以较好的应用可再生能源，因而可以进一步替代在主动采暖和制冷系统，从而在一次能源的消耗、二氧化碳、二氧化硫的排放上可以进一步优化，改善大气环境。生物质能可以用来预热新风，补充室内采暖热源；太阳能可以用于生活热水加热和新风预热；地源热泵系统可以用于制冷和供热。
        6结语
        综上所述，放眼世界，低能耗高舒适度的高性能建筑一直是世界各国建筑领域所研究的焦点，诸如绿色环保建筑，低能耗建筑，被动房，等相关概念也不断涌现。。随着一系列被动房项目的落地并建成，国内也掀起了一股对被动式超低能耗建筑的研究热潮，但建立起适合于我国建筑国情和不同地理位置、不同气候特点的完善科学的被动式超低能耗建筑体系，任重而道远。
        参考文献：
        [1]徐伟孙德宇.中国被动式超低能耗建筑能耗指标研究[J].实践探索，2015-2
        [2]陈小净原瑞曾白卉李冉.被动式超低能耗建筑关键技术与案例分析.建筑热能通风空调[J]，2016-5-0973-3
        [3]龚红卫被动式超低能耗建筑检测技术研究[J].建筑科学，2017-12-0118-5